Праистория
Най-ранните следи от човешко присъствие във Варненско са засвидетелствани от старокаменната епоха (палеолита) преди около 100 000г., както и от мезолитните находки от района на м. Побитите камъни. Под водите на Варненското и Белославското езеро към настоящия момент са открити 13 селища, датирани от времето на късната енеолитна и 8 от ранната бронзова епохи. Те представляват истински комплекс, непознат другаде не само в района на Югоизточна Европа.
През 1972 г., по време на строителни работи, е открит Варненският халколитен некропол, който датира около 4400 - 4200 г. пр. Хр. Находката се очертава като най-богатият (6,5 кг почти чисто злато – 23,5 карата) некропол в Европа от късния халколит, Цивилизацията, съществувала на това място, е наречена „Култура Варна“.
Златните предмети от Варненското съкровище са най-старото обработено злато в целия свят. Съкровището е изложено в залите на Археологическия музей на града. Далече преди идването на гърците по Западния бряг на Черно море, още от късната бронзова епоха (ХІІІ-ХІІ в. пр. Хр.), регионът около Одесос е бил населен с траки, наречени „кробизи”, по-късно част от гетския племенен съюз. Занимавали се със земеделие, скотовъдство, дърводобив и разбира се с лов и риболов.
Одесос през Античността (VІ в. пр. хр. – началото на VІІ в.)
Одесос (Οδησσος, Odessos, Odessus) е сред най-древните антични селища в България. Основан е във втората четвърт на VІ в пр. Хр. (около 585–550 г. пр. Хр.) от гръцки изселници от малоазийския град Милет, на мястото на населено от тракийското по- древно селище, чието име гърците запазили. Около средата на ІV в. пр. Хр. Одесос е вече укрепен със солидна крепостна стена, която издържала обсадата на Филип ІІ Македонски през 339 г. пр. Хр. Неговия син Александър ІІІ Велики (336–323 г. пр. Хр.) обаче превзел града през 335 г. пр. Хр.
Големият разцвет на Одесос е през елинистическата епоха (края на ІV – І в. пр. Хр.), като за известно време той е изходен пункт на войските на Александровия наследник в Тракия – цар Лизимах (323–280 г. пр. Хр.). Строят се големи обществени сгради, има театър, храмове, гимназион (училище за младежи). Поради увеличаването на тракийското население, през ІІ–І в. пр. Хр. е построено светилище на Тракийския бог конник, който носи тук местното име (епитет) Херос Карабазмос и светилище на Артемида Фосфорос.
През 15 г. Одесос е включен в Римската империя, в провинция Мизия (по-късно Долна Мизия) и става нейното главно пристанище. Запазва обаче относителна самостоятелност в управлението си. На 7000 кв. м. терен са издигнати огромни и богато украсени топли бани (Римските терми) – четвъртите по големина в Европа. На всеки пет години се провеждат големи спортни и културни градски празненства – игри с различни състезания и конкурси – Дарзалеи, на местното тракийско божество Дарзалас, което през римската епоха се слива с Великия бог на града.
В средата на ІІІ в (249–251 г.), през р. Дунав на Балканите многократно нахлуват готски племена и причиняват силен упадък на селищата и икономиката в региона. В края на VІ и началото на VІІ в. нашествия на авари и славяни отново опустошават и обезлюдяват земите. В 614 г. жителите на Одесос го напускат, той е превзет и опустошен и за няколко века остава незаселен. В района възникват селища на славяни. В района възникват селища на славяни, а по-късно и на прабългари.
Средновековие
Името Варна е упоменато за първи път във византийските хроники от Теофан Изповедник и Патриарх Никифор през 680 г. след победата на прабългарите, начело с Хан Аспарух над византийските войски при устието на р. Дунав. Названието Варна, става по-късно име и на града, възникнал на мястото на стария Одесос.
Дошлите от север през 7 век аспарухови прабългари постепенно се смесили с местните славяни и заживели заедно като изградили на територията на днешна Варна т. нар. „Аспарухов вал”, за предпазване от евентуални византийски десанти по море към първата българска столица Плиска на официално признатата българска държава през 681 г. След покръстването на българите през 864 г. по времето на цар Борис I, градът става важен християнски център, начело на който стоял митрополит.
Към 970 г. Варна е превзета от Византия, и за кратко е освободена от цар Асен І през 1190г . Варна остава трайно в българската държава след окончателното освобождаване на земите от византийците от цар Калоян на 24 март 1201 г.
През 13 — 14 век във Варна има не само български, но и венециански, ромейски, генуезки, дубровнишки и флорентински търговци и основано първото чуждестранно търговско представителство – венецианско консулство 1352. През 1369 г. цар Иван Александър отстъпва Варна на добруджанския деспот Добротица в знак на благодарност за помощта, която той му оказва за възвръщането на Видин в пределите на българската държава. Варна става столица на неговия син Иванко Тертер. От 1372 до 1389 г. Варна е включена в Карвунското деспотство на Балик.
През 1389 г. Варна е завладяна от османските турци. На 10 ноември 1444г. край града обединените полско-унгарски кръстоносни войски на крал Владислав III, наречен Варненчик, и трансилванският войвода Януш Хунияди са победени от османците.
След като в края на 14 в. във Варна и България окончателно се установява турското господство, от процъфтяващ в миналото град, Варна се превръща в типично ориенталско селище, но запазва своето стратегическо и търговско значение.
Варна през XVIII и XIX век
През 18—19 век Варна на два пъти е освобождавана за кратко време от руските войски: през 1773 и 1828 г. През май 1854 г. в града се провежда съюзническа конференция на Османската империя, Великобритания и Франция, които заедно воюват срещу Русия по време на Кримската война (1854 — 1856 г.). По времето на тази война през Варна е прекарана телеграфна линия, а през 1866г. е завършена първата в България жп линия (Русе — Варна), която спомага за съживяването на търговията. Създават се община, банка, болница, училище, църква и читалище, които спомагат за възраждането на българския дух.
По време на Освободителната война през 1877-78 г. във Варна не са се водили активни военни действия. През пристанището турците внасяли военна техника, а крепостта била поправена и снабдена с големи оръдия от Круп. Балчик, Каварна и Провадия вече били освободени, руските войски напредвали, но преди да стигнат Варна било сключено Одринското примирие. На 3 март в Сан Стефано бил подписан мирен договор, според който крепостта трябвало да бъде предадена на русите. Под предлог, че не са получили от Портата нареждане за предаване на града, турските власти го задържали в свои ръце още пет месеца. Най- накрая след личната намеса на генерал Столипин на 27 юли 1878г. Варна била свободна.
След Освобождението (1878 г.)
След Освобождението населението на Варна наброява около 25 хиляди жители, което прави града втори по големина в България (след Пловдив). През 1956 г. населението му е около 81 хиляди в следствие на интензивните имиграционни процеси на българи от Одринска и Беломорска Тракия, вследствие на Илинденско-Преображенското въстание и Балканските войни. От тук темповете на растеж стават много бързи. През 1966г. градът има близо 180 хиляди жители, през 1980 г. са 320 хил., а след последното преброяване през 2011г. жителите на града са 331 516 (5% от населението на България).